[發明專利]一種基于空間十元陣的點聲源被動聲定位方法

在審

• 申請號: 201310487349.8
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103529428A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 宋萍;趙海磊;崔林林;武江鵬;郝創博;楊誠
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;付雷杰

1.一種基于空間十元陣的點聲源被動聲定位方法，其特征在于，包括：

步驟1，建立XYZ直角坐標系，將空間十元陣在所述XYZ直角坐標系中按特定位置布設，其中所述空間十元陣包括中心基陣和外圍基陣，所述中心基陣包含第1節點、第2節點、第3節點、第4節點和第5節點，所述外圍基陣包含第0節點、第6節點、第7節點、第8節點和第9節點；所述第0節點位于所述XYZ直角坐標系的坐標原點，所述第7節點、第3節點、第5節點、第9節點位于X軸，所述第8節點、第4節點、第2節點、第6節點位于Y軸，所述第1節點位于Z軸；

其中，除第1節點外的另外9個節點處于同一水平面，且所述第1節點高度高于該水平面，設其高度為H；

所述第2節點、第3節點、第4節點、第5節點與第0節點的距離相同，該距離設為R₁，并稱該R₁為所述中心基陣的孔徑；

所述第6節點、第7節點、第8節點、第9節點與第0節點的距離相同，該距離設為R₂，并稱該R₂為所述外圍基陣的孔徑；

步驟2，點聲源P(x，y，z)發出聲波，該聲波觸發所述空間十元陣的各個節點，每個節點將其相應的觸發時刻通過有線或無線方式傳輸到測控終端，所述觸發時刻是所述點聲源發出的聲波傳遞到節點時的時刻；

其中，P(x，y，z)為所述點聲源在所述XYZ直角坐標系中的坐標，以所述XYZ直角坐標系的坐標原點為原點，建立球坐標系，其中俯仰角θ為有向線段OP與Z軸正向所夾的角，方位角為有向線段OP在坐標平面XOY的投影與X軸正向之間的所夾的角，OP之間的距離為極半徑L；

步驟3，所述測控終端根據所述中心基陣的各個節點的觸發時刻計算第2節點、第3節點、第4節點和第5節點相對于第1節點的到達時間差τ₂₁、τ₃₁、τ₄₁、τ₅₁，其中τ_ij＝t_i-t_j，i＝2、3、4、5；j＝1，t_i和t_j分別為第i個節點與第j個節點的觸發時刻；

所述測控終端根據所述外圍基陣的各個節點的觸發時刻計算第6節點、第7節點、第8節點和第9節點相對于第0節點的到達時間差τ₆₀、τ₇₀、τ₈₀、τ₉₀，其中τ_ij＝t_i-t_j，i＝6、7、8、9；j＝0，t_i和t_j分別為第i個節點與第j個節點的觸發時刻；

步驟4，根據所述中心基陣的各個節點計算的到達時間差τ₂₁、τ₃₁、τ₄₁、τ₅₁，高度差H和中心基陣的孔徑R₁，利用公式和計算所述點聲源P(x，y，z)的俯仰角θ與方位角；

根據所述外圍基陣的各個節點計算的到達時間差τ₆₀、τ₇₀、τ₈₀、τ₉₀，外圍基陣孔徑R₂和有效聲速v，利用公式計算所述點聲源P(x，y，z)距離第0節點的聲程信息L；

步驟5，根據所述俯仰角θ與方位角和聲程信息L利用公式z＝Lcos(θ)計算所述點聲源在所述XYZ直角坐標系中的坐標P(x，y，z)。

2.如權利要求1所述的基于空間十元陣的點聲源被動聲定位方法，其特征在于，所述空間十元陣中的節點的位置通過精密定位設備測定，且精度要求小于2cm。